Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII

Por: Santiago Osorio R.

Séptima Parte

Sobre el estudio de la historia de la ingeniería geotécnica hasta los albores del siglo XVIII (La Edad Moderna)

De la prehistoria a la etapa Antigua

Las rocas en la evolución de la Geotecnia

Se denomina roca a un agregado de uno o más minerales sólidos, con propiedades físicas y químicas definidas, que se agrupan de forma natural. La roca se encuentra en la litósfera, que es la capa superficial sólida y rígida del planeta, con un espesor que varía entre 10 km y 50 km. En la Figura 1 se observan los diferentes tipos de roca presentes en la litósfera.

Figura 1. Diversas clases de rocas presentes en la litosfera terrestre

La roca es el material natural e inorgánico más antiguo utilizado por el ser humano en forma de piedra, para el desarrollo de las sociedades y civilizaciones. La pretérita relación con la roca motivó a que la primera etapa de la evolución se llame Paleolítico (del griego palaiós: antiguo y lithos: piedra) o Edad de Piedra.

Los primeros seres humanos comenzaron a esculpir la piedra para fabricar diversas herramientas, desarrollando una serie de técnicas líticas que evolucionaron en paralelo con la capacidad del hombre en virtud de sus dos cualidades fundamentales: la resistencia y la durabilidad. Al descubrirse la fundición del cobre, los metales comenzaron a introducirse en la fabricación de las herramientas y sustituyeron paulatinamente a la piedra. Sin embargo, este material siguió empleándose habitualmente para muchos usos como: muros, calzadas, molinos. caminos, esculturas, ritos, costumbres, etc.; haciendo del uso de la piedra una constante a lo largo de la historia de la humanidad.

Entre todos los diferentes usos, la piedra destaca como componente principal por su uso en la construcción, pues ha permitido establecer refugios, viviendas y alojamientos; además de caminos, puentes, muros, cimientos, columnas y pilares. Las principales rocas utilizadas en la construcción de estructuras son las siguientes (Figura 2):

Pizarra: Roca metamórfica originada a partir de rocas arcillosas, utilizada principalmente en suelos y revestimientos; y en techos por su baja absorción y alta resistencia al calor.
Granito: Roca ígnea (o magmática) de gran resistencia, para los revestimientos, ornamentación y monumentos.
Mármol: Roca metamórfica procedente de la caliza que se encuentra en multitud de colores y texturas que la hacen muy atractiva visualmente para su uso en ornamentos, esculturas y revestimientos decorativos.
Arcilla: Roca sedimentaria muy moldeable, utilizada en la fabricación de ladrillos, pisos, revestimientos, y utensilios ornamentales.
Caliza: Roca sedimentaria con uno de los minerales más versátiles para su uso en cemento, cal, piedra triturada, así como en la industria metalúrgica, química, de pinturas y como corrector de acidez de suelos.
Basalto: Roca ígnea de gran resistencia muy utilizada en la construcción en forma de piedra triturada y agregada en mezclas de asfalto, mortero y concreto.

Figura 2. Algunos tipos de roca de uso común en la construcción de estructuras

Estructuras Antiguas de la Prehistoria y la Etapa Antigua

A continuación, se presentan algunas edificaciones prehistóricas que aún permanecen parcialmente en pie, permitiendo identificar las técnicas constructivas y geotécnicas utilizadas. Se extiende el período desde la Prehistoria hasta la denominada Etapa Antigua, donde civilizaciones como la egipcia, griega y romana, han dejado huella sobre sus territorios. Estas estructuras involucran el uso de rocas, gracias a su perdurabilidad.

Neolítico

c. 11.000 a.C. a 9.670 a.C. Tell Qaramel: Es la estructura más antigua conocida. Se encuentra en Siria, 25 km al norte de Alepo. Es un montículo arqueológico, ubicado en un fértil valle fluvial que alguna vez fue muy importante para el comercio. Las excavaciones en el sitio han encontrado evidencia de un asentamiento neolítico temprano que pudo haber estado ocupado hasta el período helenístico. Contiene los restos de cinco estructuras redondas de piedra que alguna vez fueron parte de torres.
c. 9.600 a.C. – 8.200 a.C. Göbekli Tepe: Situado en el sureste de Turquía, es posiblemente la estructura religiosa construida por humanos más antigua descubierta. Los restos existentes de la antigua estructura contienen más de 200 pilares en alrededor de 20 círculos. Cada uno de estos pilares mide unos 20 pies (6 m) de altura y pesa más de 7 ton, con muchas tallas de animales y otras imágenes.
c. 8.000 a.C. Torre de Jericó: Es una estructura de piedra de 27 pies (8,5 m) de altura construida en el período Neolítico. Se desconoce para qué sirvió. Fue construida con piedras sin labrar y tenía una escalera interior de unos 22 escalones. También tiene una forma aproximadamente cónica (Figura 3).
c. 7.000 a.C. Mehrgarh: Sitio neolítico más antiguo conocido en el subcontinente indio del noroeste en Pakistán, con evidencia temprana de agricultura, pastoreo y metalurgia. También se considera que fue una parte importante de una conexión comercial establecida en los primeros períodos entre el noreste y el subcontinente indio.

Figura 3. Torre de Jericó (c. 8.000 a.C.)

Edad de Cobre

c. 7.400 a.C. a 5.700 a.C. Çatalhöyük: Ubicada en el sur de Turquía, es una "protociudad" neolítica muy grande que comprende principalmente viviendas de techo plano a las que se accedía desde escotillas en la cubierta. En su apogeo, la ciudad albergaba hasta 8.000 personas, que se mantenían a sí mismas a través de la agricultura y la ganadería.
c. 5.800 a.C. a 3.000 a.C. Khirokitia: Es una estructura antigua en la isla de Chipre. El asentamiento constaba de casas circulares construidas con adobe con techos planos de piedra, hogares y pilas dispuestas alrededor de un pequeño patio. Todo el asentamiento estaba protegido por muros defensivos, lo que indica que fue construido por una sociedad organizada temprana.
c. 5.500 a.C. Durankulak: Ubicada en el noreste de Bulgaria, es una ciudad moderna. Este asentamiento presenta principalmente estructuras de piedra.
c. 5.000 a.C. Perperikon: Ubicado en Bulgaria, es el sitio de megalitos más grande de los Balcanes. Los arqueólogos están más interesados en el ejemplo más reciente (1.500 a.C.), y único conocido, de una gran ciudad tracia en el sitio. Hay estructuras en el sitio de la Edad de Bronce, la Edad del Hierro Temprano y los Períodos Romanos. Es posible que alguna vez haya sido el hogar del famoso Templo de Dionisio y se cree que es el lugar donde Medokos se declaró rey de Tracia en el 424 a.C.
c. 4.500 a.C. Barnenez: Ubicado en Bretaña, Francia, es el mausoleo megalítico más grande de Europa y uno de los más antiguos del mundo. La estructura contiene dos cámaras funerarias, la más antigua data de alrededor del 4.500 a.C. y la segunda se agregó unos cientos de años después. El mojón tiene una apariencia alargada y mide 256 pies (75 m) de largo, 65-82 pies (20-25 m) de ancho y 30 pies (9 m) de altura. En total, cuenta con 230 a 247k ft³ (6,500 a 7,000 m³) de piedra y pesa entre 12,000 y 14,000 toneladas. Las piedras están decoradas con crestas de ídolos, grabados en forma de V y hachas punteadas. Internamente, consta de distintas cámaras y pasillos asociados y está ubicado en la cima de una colina con vista al Canal de la Mancha (Figura 4).
c. 4.700 a.C. Túmulo de Bougon: Ubicada en la región de Bougon, en el oeste de Francia, es una necrópolis neolítica que consta de seis túmulos o tumbas monumentales circulares hechas de piedra y tierra. Los túmulos fueron construidos por personas que vivían en los pueblos de los alrededores y son algunos de los ejemplos más antiguos de arquitectura funeraria del mundo. El más grande tiene 236 pies (72 m) de largo.
c. 4.500 a.C. Túmulo de Saint-Michel: Es otra serie de cinco túmulos megalíticos ubicados al este de Carnac, en Bretaña, Francia. Mide 40 pies (12 m) de alto por 410 pies (125 m) de largo y 200 pies (60 m) de ancho. Es el túmulo funerario más grande de Europa continental.
c. 4.000 a.C. a 3650 a.C. Monte d'Accoddi: Altar prehistórico o plataforma de observación ubicado en Cerdeña, o pirámide escalonada o un zigurat arquitectónico antiguo, hecho de enormes piedras dispuestas en capas ordenadas. Hace unos 6.500 años, el área estaba salpicada de cabañas redondas organizadas en un asentamiento, muy probablemente perteneciente a la gente de la antigua cultura Ozieri.
c. 4.000 a.C. a 3.250 a.C. La Hougue Bie: Localizada en la Parroquia de Jersey de Grouville y conocida como Tumba de Galería (Passage Grave).
c. 3.700 a.C. Knap de Howar: Localizada en Escocia, es la casa de piedra conservada más antigua de Europa, que consta de dos edificios rectangulares adyacentes con puertas muy bajas que dan al mar hoy día, pero originalmente habrían estado tierra adentro. La orilla muestra cómo la piedra local se divide en losas delgadas, dando una fuente lista de material de construcción.

Figura 4. Cairn de Barnenez en Bretaña, Francia (c. 4.500 a.C.)

Edad de Bronce

c. 3.250 a.C. Templos de Tarxien: Localizados en Malta, se utilizaron para sacrificios rituales y como cementerio de cremación. Brinda una visión de cómo se construyeron los megalitos: los rodillos de piedra se dejaron fuera del templo del Sur.
c. 3.200 a.C. Newgrange: Localizada en Irlanda, es una tumba de paso que consiste en un gran montículo circular lleno de pasadizos y cámaras decoradas, con significado religioso. excepcionalmente grandiosa construida durante el período neolítico, siendo más antigua que Stonehenge y las pirámides egipcias. También está alineado con el amanecer del solsticio de invierno.
c. 3.180 a.C. Skara Brae: Localizada en Escocia, es una de las estructuras prehistóricas conservadas más antiguas del mundo. Consta de diez casas agrupadas, hechas de losas, en diques de tierra que servían de apoyo a los muros; las casas incluían hogares de piedra, camas y armarios. Un primitivo sistema de alcantarillado, con “inodoros” y desagües en cada casa, llevaba los efluentes al océano (Figura 5).
c. 3.000 a.C. Stonehenge: Monumento localizado en Salisbury, Inglaterra, orientado hacia el amanecer del solsticio de verano. Stonehenge podría haber sido un cementerio desde sus inicios más remotos. Varios depósitos que contienen huesos humanos datan del año 3000 a. C., cuando se excavaron por primera vez la zanja y el banco, y continuaron durante al menos otros 500 años.
c. 3.000 a.C. Dólmenes del Cáucaso Norte: Localizados en el Cáucaso Occidental, conforman una ciudad perdida a orillas del Mar Negro., que podrían haber sido bóvedas de objetos de metal o joyas que fueron saqueadas por los invasores escitas alrededor del primer milenio antes de Cristo.
c. 2.660 a.C. Pirámide de Zoser: Pirámide más antigua de Egipto, es la característica central de un vasto complejo mortuorio en un enorme patio rodeado de estructuras y decoraciones ceremoniales. Su artífice fue Imhotep, canciller del faraón y sumo sacerdote del dios Ra.
c. 2.600 a.C. Mohenjo Daro: Localizado en Pakistán, es uno de los primeros asentamientos urbanos. Esta ciudad de la civilización del valle del Indo tiene un sofisticado sistema de carreteras y drenaje, con casas de ladrillo de dos pisos y baños públicos. Mohenjo Daro es una palabra sindhi que significa “Montículo de los Hombres Muertos”.
c. 2.600 a.C. Harappa: Ciudad fortificada de la Edad de Bronce situada en Pakistán. La civilización de Harappa tiene sus raíces más antiguas en culturas como la de Mehrgarh, aproximadamente en el año 6000 a. Las dos ciudades más grandes, Mohenjo Daro y Harappa, surgieron alrededor de la misma época a lo largo del valle del río Indo en Punjab y Sindh.
c. 2.600 a.C. Pirámides de Giza: Localizadas en Egipto, comprenden la estructura más alta hecha por el hombre en el mundo durante más de 3.800 años. La Gran Pirámide de Giza también se conoce como la Pirámide de Khufu o la Pirámide de Keops. Es la más antigua y la más grande de las pirámides del complejo piramidal de Giza que limita con la actual Giza en Egipto. Es la más antigua de las Siete Maravillas del Mundo Antiguo y la única que permanece prácticamente intacta.

Figura 5. Skara Brae en Escocia (c. 3.180 a.C.)

Edad de Hierro

c. 447 a.C. a 432 a.C. Partenón: Localizado en Grecia y construido sobre la Acrópolis de Atenas, estaba dedicado a la diosa Atenea, a quien los atenienses consideraban su patrona. Es el edificio sobreviviente más importante de la Grecia clásica, generalmente considerado el cenit del orden dórico (Figura 6).

Figura 6. Costado sureste del Partenón a mediados del siglo XIX (c. 447 a.C.)

Tipos de apoyo estructural primitivo superficial

Con base en la clasificación de los diferentes tipos de apoyo estructural superficial utilizados en la prehistoria, en la Tabla 2 de Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 4a Parte, se continúan describiendo los principales sistemas de apoyo estructural prehistóricos.

Apoyo lineal

Así como el poste encajado verticalmente en el terreno es antecedente de la columna, las hileras de piedras o de osamentas de grandes animales, con las que se definían perimetralmente los recintos de las primeras edificaciones y que servían como lastres para fijar las ramas o las pieles que formaban su techo, son antecedente del muro de carga y representan las primeras formas de apoyo lineal de estructuras sobre el terreno.

Los ejemplos más primitivos de esas hileras corresponden al período Paleolítico. En la transición hacia el Neolítico se sustituyeron por un murete construido con piedras o con tierra o por una pared de postes encajados en el terreno, probablemente como protección contra el frío (muros de cerramiento), lo que permitió incrementar el tiempo de ocupación de las viviendas al mejorar su habitabilidad y su estabilidad.

Apoyo lineal - Murete perimetral

En Europa, hacia el 10.000 a.C., aparecen unos muretes de planta circular y de altura variable, entre los 60 y los 80 cm, construidos con piedras en seco y que rodean el perímetro de las viviendas semi excavadas. En su interior, suelen encontrarse huellas que revelan la existencia de apoyos puntuales para soportar el techo. Esta misma tipología se descubrió en las viviendas neolíticas de Banpo en Xi'an, provincia de Shaanxi, noroeste de China (c. 3.000 a.C.), y en las también viviendas neolíticas de los indios Pueblo, localizadas en el norte de Arizona, en Nuevo Méjico, en el sur del Colorado y en Utach (siglo II d.C.). Las viviendas de Banpo en Xi'an eran de planta circular y, también, de planta cuadrada, con apoyos puntuales para soportar el techo. Sus muretes de cerramiento estaban tallados directamente en el terreno hasta una profundidad cercana a 1,0 m. (Figura 7).

Figura 7. Viviendas neolíticas en Banpo en Xi'an, China (c. 3.000 a.C.)

Las viviendas de la comunidad Pueblo en Colorado, EE.UU., eran las denominadas “Shallow Pithouse” y consistían en un recinto excavado, cerrado con grandes piedras colocadas en seco, en cuyo interior se colocaba una estructura de madera para sostener el techo, construido de ramas y tierra. (Figura 8).

Figura 8. Viviendas neolíticas de la comunidad Pueblo tipo “Shallow Pithouse”

La existencia de apoyos puntuales en el interior de las viviendas revela que los primeros muretes no estaban construidos con la intención de soportar su techo; el hecho de que los muretes se hicieran o bien sobre la rasante del terreno o como en Banpo en Xi'an, tallando directamente el terreno demuestra que, con ellos, tampoco se pretendía contener las excavaciones, sino lograr un aislamiento contra el frío (murete de cerramiento). Los constructores primitivos aprendieron que ese murete también podía desempeñar funciones resistentes y lo utilizaron para apoyar sobre él los sistemas de cubierta (en solitario o en combinación con los apoyos puntuales) y, en algunos casos también, para contener las excavaciones (murete resistente). Prueba de ello son los numerosos ejemplos que se encuentran en todas las regiones y culturas, a partir del mismo período Neolítico, y cuyas principales diferencias están vinculadas solamente a los materiales disponibles, empleados en su construcción (piedras o tierra).

En Monteverde, en los bosques del Sur de Chile, se descubrieron unas viviendas (del 13.000 a.C. al 12.000 a.C.), con planta circular y murete perimetral. Éste, de 3,9 m de largo y 3,0 m de ancho, construido mediante un conglomerado de arena y grava, soportando una estructura semiesférica de troncos cubiertos con pieles de animales, apoyado sobre un terreno de arena y grava fina. (Figura 9).

Figura 9. Viviendas primitivas en Monteverde, al sur de Chile (c. 13.000 a.C. a 12.000 a.C.)

En Khirokitia (isla de Chipre), se excavaron varios cientos de chozas construidas en un poblado del 8.000 a.C, cuyos muros, de piedras en seco, constituyen uno de los primeros ejemplos descubiertos hasta la fecha en Europa, de entre los que se encargan de soportar el techo. Eran viviendas construidas a ras del suelo, con planta circular y techo abovedado de ladrillos primitivos (adobes) (Figura 10).

Figura 10. Poblado neolítico de Khirokitia en la isla de Chipre (c. 8.000 a.C.)

Hacia el 8.000 a.C. en algunas regiones del Mediterráneo, se construyeron los primeros zócalos de materiales más resistentes para apoyar los muros de tierra que soportaban el techo, para principalmente evitar la degradación de las zonas inferiores del muro; con esta técnica constructiva se diferenciaron subestructura y superestructura.

Durante el Neolítico la evolución de la edificación de viviendas fue muy lenta y no aparecieron nuevas tipologías de apoyo estructural sobre el terreno, hasta la llegada del sedentarismo, cuando se fundaron las primeras ciudades. Se desarrollaron construcciones con mayores dimensiones y con formas más rectangulares en planta. A continuación, se describen algunos ejemplos:

Hacia el año 4.000 a.C. en el asentamiento halafiense de Arpasiyya, en el valle del río Tigris (actual Irak), se levantaron algunas de las mayores construcciones conocidas hasta esa época, construidas a ras de piso o con una pequeña excavación, mediante muros perimetrales de piedras; de planta circular de 8,0 m a 10,0 m de diámetro, y se prolongaban con una cámara rectangular alargada. (Figura 11).

Figura 11. Viviendas en Arpasiyya, Irak (c. 4.000 a.C.)

Hacia el año 3.000 a.C. se construyeron en diez viviendas en la aldea de Skara Brae, en las islas Oreadas, cerca de Escocia; con una planta cuadrada, de paredes levantadas con piedras colocadas en seco de 80 cm de altura y que soportaban una estructura de madera, con una cobertura de ramas y arcilla (Figura 5). En Irlanda y en Escocia se encontraron viviendas semejantes de planta circular.

Apoyo lineal - Pared de postes encajados en el terreno

A partir del Neolítico los apoyos estructurales mediante postes cortos encajados en el terreno comenzaron a colocarse según un orden geométrico, en alineaciones paralelas, casi siempre en el interior y, a veces también, en el exterior de la edificación, y que datan entre el 5.000 a.C. y el 4.000 a.C., localizados en zonas muy húmedas.

La pared de postes soportaba el techo de las viviendas y a la vez conformaba sus paredes y, mediante un apoyo lineal sobre el terreno le transmitía las cargas. Según el material disponible, la pared se construía con cañas y juncos, o ramas y troncos de árboles, instalados de forma vertical, inclinada o formando un arco, con una reducida separación variable y en cada locación con una longitud distinta de penetración en el terreno. El apoyo de varias de estas estructuras ya puede considerarse como profundo, ya que, en muchos casos, su penetración en el terreno podía llegar desde 1,0 m hasta 3,0 m.

El origen de esta técnica está asociado a la construcción de los primeros diques y muros de retención utilizados para soportar las inundaciones provocadas por los grandes ríos. En Mesopotamia, las paredes de las viviendas descubiertas en Al'Ubaid hacia el 5.000 a.C., son posteriores a la ejecución de los primeros diques en el delta de los ríos Éufrates y Tigris y están construidas mediante una estructura muy parecida a la utilizada para esos diques, constituida por trenzados de cañas, sobre los que se aplicaba una capa de betún para impermeabilizar las capas. El uso de esta técnica perdura en las chozas denominadas “srefas”, que todavía se construyen en la Mesopotamia árabe. (Figura 12).

Figura 12. Srefa Árabe

Esta clase de estructura también debió ser frecuente en Egipto, pues en un mural de la “tumba de Djoser”, faraón de la III dinastía se encontró un relieve que la representa; y desde allí pudo extenderse a otras zonas como la región de Asia Menor en la que vivieron los frigios. Viviendas primitivas en regiones de China y de Japón, localizadas cerca de los ríos o de las costas marítimas, coinciden con las anteriores tipologías. (Figura 13).

Figura 13. Tipos de viviendas primitivas en Japón

El contacto de las primitivas poblaciones con el agua da origen a esta tipología constructiva y las variaciones mínimas entre las estructuras de distintas zonas, se deben a los diferentes materiales disponibles, a las disímiles técnicas constructivas conocidas aplicadas en cada zona, y a las características geotécnicas del sitio de ubicación.

En los yacimientos danubianos más antiguos que datan del 4.000 a.C. al 5.000 a.C., tales como Aichbühl, Schüssenried, Riedschachen, Taubrien, Ehrenstein y Reute, la presencia de terrenos muy blandos, combinada con una gran abundancia de madera, dio lugar a que las paredes de sus edificaciones se construyeran mediante troncos y tablas hincados, con una longitud de penetración en el terreno variable entre 1,0 m y 3,0 m. Las paredes de las edificaciones de la estación de Schüssenried estaban constituidas por tablas, de troncos de madera, hincadas verticalmente en el terreno y con sus intersticios rellenos de arcilla.

En las aldeas de orilla de Suiza y de Italia Septentrional del Neolítico, al final de la Edad de Bronce, las paredes de las chozas se apoyaban con postes con punta que podían ser fácilmente hincados de 1,0 a 3,0 m., debido a la presencia de estratos inferiores blandos. Esta solución es del Neolítico puesto que, a partir de la Edad de Bronce, las paredes de las edificaciones ya no se construían ni soportaban de manera independiente de los suelos. En la fase III del yacimiento de Weier (Suiza) del 3.000 a.C. al 2.700 a.C., los postes empleados para apoyar la plataforma que constituía el piso levantado con respecto al terreno, eran los mismos que formaban las paredes, y se prolongaban hacia arriba sobre el nivel de la plataforma, para tender entre ellos las tablas que constituían el cerramiento exterior de la vivienda (Figura 14). En Fiavé del 1.800 a.C. al 1.300 a.C., incluso se llegaron a alargar los postes, que se quedaban cortos con respecto al nivel de la plataforma, para hacer posible la misma solución que en Weier.

Figura 14. Reconstrucción de viviendas prehistóricas sobre plataforma, en área de lagos en Suiza (c. 3.000 a.C. al 2.700 a.C.)

Octava Parte

Referencias

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